jueves, 6 de octubre de 2011
CAMPO ELECTRICO
El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.1 Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica
dada por la siguiente ecuación:
Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.
Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.
El campo eléctrico es una perturbación que modifica el espacio que lo rodea, dicho campo puede provenir, por ejemplo, de una carga eléctrica puntual. Se considera un ente físico no visible, pero si medible, y se lo modeliza matemáticamente como el vector campo eléctrico, que se define como la relación entre la Fuerza Coulombiana que experimenta una carga testigo y el valor de la carga testigo (una carga testigo positiva). La definición más intuitiva del campo eléctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. Esta ley, una vez generalizada, permite expresar el campo entre distribuciones de carga en reposo relativo. Sin embargo, para cargas en movimiento se requiere una definición más formal y completa, se requiere el uso de cuadrivectores y el principio de mínima acción. A continuación se describen ambas.
Definición mediante la ley de Coulomb
Campo eléctrico de una distribución lineal de carga. Una carga puntual P es sometida a una fuerza en direccion radial por una distribucion de carga λ en forma de diferencial de linea (dL), lo que produce un campo eléctrico .
Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente es igual a:
Donde:
1.- EO es la permitividad eléctrica del vacío tiene que ver con el sistema internacional
2.- q1 y q2 son las cargas que interactúan
3.- r [r12]es la distancia entre ambas cargas
4.- [r12]es el vector de posición relativa de la carga 2 respecto a la carga 1
5.-r´es el unitario en la dirección
INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO
Se llama intensidad de campo eléctrico en un punto al valor de la fuerza resultante de origen eléctrico que actúa sobre una carga puntual dividido el valor de la carga (carga exploradora, elemental o testigo) colocada en dicho punto.
Consideraciones:
Por lo tanto el campo eléctrico será una magnitud vectorial cuyas características son:
a) Su dirección será la misma que la del vector fuerza
b) Tendrá el mismo sentido de la fuerza dado que se obtiene de dividir por un escalar positivo
c) Su módulo será igual al cociente entre el módulo de la fuerza resultante y la carga sobre la cual se aplica dicha fuerza. E=F/qo
d) Se ubica a partir del punto en donde se colocó la carga exploradora positiva
e) El valor de la carga exploradora qo deberá ser muy pequeña para que no altere el valor del campo y siempre se considera positiva.
Vectorialmente se puede expresar como lo que nos estaría indicando dado que es un producto de un escalar por un vector que el sentido del campo depende del signo de la carga, si ésta es positiva ambos vectores tendrán el mismo sentido y se es negativa, serán de sentidos contrarios.
Unidad de campo eléctrico
Dado que el campo eléctrico resulta del cociente entre una fuerza y una carga su unidad será la unidad de fuerza sobre la unidad de carga que en el sistema S.I. (Sistema Internacional) es un Newton (N) dividido por un Coulomb (C) o sea N/C
Potencial eléctrico
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia 1 , dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz.
dada por la siguiente ecuación:
Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.
Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.
El campo eléctrico es una perturbación que modifica el espacio que lo rodea, dicho campo puede provenir, por ejemplo, de una carga eléctrica puntual. Se considera un ente físico no visible, pero si medible, y se lo modeliza matemáticamente como el vector campo eléctrico, que se define como la relación entre la Fuerza Coulombiana que experimenta una carga testigo y el valor de la carga testigo (una carga testigo positiva). La definición más intuitiva del campo eléctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. Esta ley, una vez generalizada, permite expresar el campo entre distribuciones de carga en reposo relativo. Sin embargo, para cargas en movimiento se requiere una definición más formal y completa, se requiere el uso de cuadrivectores y el principio de mínima acción. A continuación se describen ambas.
Definición mediante la ley de Coulomb
Campo eléctrico de una distribución lineal de carga. Una carga puntual P es sometida a una fuerza en direccion radial por una distribucion de carga λ en forma de diferencial de linea (dL), lo que produce un campo eléctrico .
Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente es igual a:
Donde:
1.- EO es la permitividad eléctrica del vacío tiene que ver con el sistema internacional
2.- q1 y q2 son las cargas que interactúan
3.- r [r12]es la distancia entre ambas cargas
4.- [r12]es el vector de posición relativa de la carga 2 respecto a la carga 1
5.-r´es el unitario en la dirección
INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO
Se llama intensidad de campo eléctrico en un punto al valor de la fuerza resultante de origen eléctrico que actúa sobre una carga puntual dividido el valor de la carga (carga exploradora, elemental o testigo) colocada en dicho punto.
Consideraciones:
Por lo tanto el campo eléctrico será una magnitud vectorial cuyas características son:
a) Su dirección será la misma que la del vector fuerza
b) Tendrá el mismo sentido de la fuerza dado que se obtiene de dividir por un escalar positivo
c) Su módulo será igual al cociente entre el módulo de la fuerza resultante y la carga sobre la cual se aplica dicha fuerza. E=F/qo
d) Se ubica a partir del punto en donde se colocó la carga exploradora positiva
e) El valor de la carga exploradora qo deberá ser muy pequeña para que no altere el valor del campo y siempre se considera positiva.
Vectorialmente se puede expresar como lo que nos estaría indicando dado que es un producto de un escalar por un vector que el sentido del campo depende del signo de la carga, si ésta es positiva ambos vectores tendrán el mismo sentido y se es negativa, serán de sentidos contrarios.
Unidad de campo eléctrico
Dado que el campo eléctrico resulta del cociente entre una fuerza y una carga su unidad será la unidad de fuerza sobre la unidad de carga que en el sistema S.I. (Sistema Internacional) es un Newton (N) dividido por un Coulomb (C) o sea N/C
Potencial eléctrico
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia 1 , dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz.
ELECTRICIDA
La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros.1 2 3 4 Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre
También se denomina electricidad a la rama de la física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la rama de la tecnología que la usa en aplicaciones prácticas. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción —fenómeno que permite transformar energía mecánica en energía eléctrica— se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación y distribución y a su gran número de aplicaciones
La electricidad en una de sus manifestaciones naturales: el relámpago.
La electricidad es originada por las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento, y las interacciones entre ellas. Cuando varias cargas eléctricas están en reposo relativo se ejercen entre ellas fuerzas electrostáticas. Cuando las cargas eléctricas están en movimiento relativo se ejercen también fuerzas magnéticas. Se conocen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Los átomos que conforman la materia contienen partículas subatómicas positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). También hay partículas elementales cargadas que en condiciones normales no son estables, por lo que se manifiestan sólo en determinados procesos como los rayos cósmicos y las desintegraciones radiactivas.6
La electricidad y el magnetismo son dos aspectos diferentes de un mismo fenómeno físico, denominado electromagnetismo, descrito matemáticamente por las ecuaciones de Maxwell. El movimiento de una carga eléctrica produce un campo magnético, la variación de un campo magnético produce un campo eléctrico y el movimiento acelerado de cargas eléctricas genera ondas electromagnéticas (como en las descargas de rayos que pueden escucharse en los receptores de radio AM).7
la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.
Estas fuerzas son de alcance infinito y no se manifiestan de forma inmediata, sino que tardan un tiempo , donde c es la velocidad de la luz en el medio en el que se transmite y d la distancia entre las cargas.
Las dos partículas elementales cargadas que existen en la materia y que se encuentran de forma natural en la Tierra son el electrón y el protón, aunque pueden encontrarse otras partículas cargadas procedentes del exterior (como los muones o los piones). Todos los hadrones (como el protón y el neutrón) además, están constituidos por partículas cargadas más pequeñas llamadas quarks, sin embargo estas no pueden encontrarse libres en la naturaleza.
Cuando un átomo gana o pierde un electrón, queda cargado eléctricamente. A estos átomos cargados se les denomina iones.
Los trabajos de investigación realizados en la segunda mitad del siglo XIX por el premio Nobel de Física Joseph John Thomson, que le llevaron en 1897 a descubrir el electrón, y de Robert Millikan a medir su carga, determinaron la naturaleza discreta de la carga eléctrica.11
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que pasa por una sección en 1 segundo cuando la corriente eléctrica es de 1 amperio. Se corresponde con la carga de 6,24 × 1018 electrones aproximadamente. La carga más pequeña que se encuentra en la naturaleza es la carga del electrón (que es igual en magnitud a la del protón y, de signo opuesto): e = 1,602 × 10-19 C
La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia que se presenta en dos tipos. Éstas llevan ahora el nombre con las que Benjamin Franklin las denominó: cargas positivas y negativas.4 Cuando cargas del mismo tipo se encuentran se repelen y cuando son diferentes se atraen. Con el advenimiento de la teoría cuántica relativista, se pudo demostrar formalmente que las partículas, además de presentar carga eléctrica (sea nula o no), presentan un momento magnético intrínseco, denominado espín, que surge como consecuencia de aplicar la teoría de la relatividad especial a la mecánica cuántica.
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9×109 N.
Un culombio corresponde a 6,241 509 × 1018 electrones.2 El valor de la carga del electrón fue determinado entre 1910 y 1917 por Robert Andrews Millikan y en la actualidad su valor en el Sistema Internacional de acuerdo con la última lista de constantes del CODATA publicada es:5
Como el culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por ser demasiado grande, se utilizan también sus submúltiplos:
1 miliculombio =
1 microculombio =
Frecuentemente se usa también el sistema CGS cuya unidad de carga eléctrica es el Franklin (Fr). El valor de la carga elemental es entonces de aproximadamente 4,803×10–10 Fr.
CONSERVACION DE LA CARGA
"La carga no se crea ni se destruye, sólo fluye de un lugar a otro"
Cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro. La carga se conserva. En todo proceso, ya sea en gran escala o en el nivel atómico y nuclear, se aplica el concepto de conservación de la carga. Jamás se ha observado caso alguno de creación o destrucción de carga neta. La conservación de la carga es una de las piedras angulares de la física, a la par con la conservación de la energía de la cantidad de movimiento.
Para el flujo de electricidad existen aislantes y conductores. Los ailantes como los plasticos y la madera no facilitan el paso de la electricidad debido a que tiene pocos electrones en su ultima orbita, a diferencia de los conductores como los metales y las sales, que tiene muchos electrones en su ultima orbita.
FORMAS DE ELECTRIZACIÓN
Cuando las condiciones son propicias, al frotar dos objetos entre si, estos adquieren una carga eléctrica; es decir, se electrizan.
La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática, la cual trata sobre los fenómenos relacionados con cargas eléctricas en reposo.
• Electrización por Frotamiento: La electrización por frotamiento se explica del siguiente modo. Por efecto de la fricción, los electrones externos de los átomos del paño de lana son liberados y cedidos a la barra de ámbar, con lo cual ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente.
• Electrización por Contacto: La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que
• Electrización por Inducción: La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente.
LEY DE COULOMB
FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
LEY DE COULOMB
La fuerza entre dos cargas, es proporcional al producto de las cargas entre las distancias entre ellas al cuadrado.
La ley de Coulomb establece el valor de una fuerza electrostática.
Esta fuerza depende de las cargas enfrentadas y de la distancia que hay entre ellas.
El valor de la fuerza electrostática viene dada por la fórmula:
donde:
- F = fuerza electrostática que actúa sobre cada carga Q1 y Q2
- k = constante que depende del sistema de unidades y del medio en el cual se encuentran las cargas
- r = distancia entre cargas
K=9x10^9
Con este valor de k, las cargas se expresan en coulombios, la distancia (r) en metros, para obtener una resultante de fuerza en Newtons.
- Si las cargas son de signo opuesto (+ y -), la fuerza "F" será negativa lo que indica atracción
- Si las cargas son del mismo signo (- y - ó + y +), la fuerza "F" será positiva lo que indica repulsión.
También se denomina electricidad a la rama de la física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la rama de la tecnología que la usa en aplicaciones prácticas. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción —fenómeno que permite transformar energía mecánica en energía eléctrica— se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación y distribución y a su gran número de aplicaciones
La electricidad en una de sus manifestaciones naturales: el relámpago.
La electricidad es originada por las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento, y las interacciones entre ellas. Cuando varias cargas eléctricas están en reposo relativo se ejercen entre ellas fuerzas electrostáticas. Cuando las cargas eléctricas están en movimiento relativo se ejercen también fuerzas magnéticas. Se conocen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Los átomos que conforman la materia contienen partículas subatómicas positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). También hay partículas elementales cargadas que en condiciones normales no son estables, por lo que se manifiestan sólo en determinados procesos como los rayos cósmicos y las desintegraciones radiactivas.6
La electricidad y el magnetismo son dos aspectos diferentes de un mismo fenómeno físico, denominado electromagnetismo, descrito matemáticamente por las ecuaciones de Maxwell. El movimiento de una carga eléctrica produce un campo magnético, la variación de un campo magnético produce un campo eléctrico y el movimiento acelerado de cargas eléctricas genera ondas electromagnéticas (como en las descargas de rayos que pueden escucharse en los receptores de radio AM).7
la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.
Estas fuerzas son de alcance infinito y no se manifiestan de forma inmediata, sino que tardan un tiempo , donde c es la velocidad de la luz en el medio en el que se transmite y d la distancia entre las cargas.
Las dos partículas elementales cargadas que existen en la materia y que se encuentran de forma natural en la Tierra son el electrón y el protón, aunque pueden encontrarse otras partículas cargadas procedentes del exterior (como los muones o los piones). Todos los hadrones (como el protón y el neutrón) además, están constituidos por partículas cargadas más pequeñas llamadas quarks, sin embargo estas no pueden encontrarse libres en la naturaleza.
Cuando un átomo gana o pierde un electrón, queda cargado eléctricamente. A estos átomos cargados se les denomina iones.
Los trabajos de investigación realizados en la segunda mitad del siglo XIX por el premio Nobel de Física Joseph John Thomson, que le llevaron en 1897 a descubrir el electrón, y de Robert Millikan a medir su carga, determinaron la naturaleza discreta de la carga eléctrica.11
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que pasa por una sección en 1 segundo cuando la corriente eléctrica es de 1 amperio. Se corresponde con la carga de 6,24 × 1018 electrones aproximadamente. La carga más pequeña que se encuentra en la naturaleza es la carga del electrón (que es igual en magnitud a la del protón y, de signo opuesto): e = 1,602 × 10-19 C
La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia que se presenta en dos tipos. Éstas llevan ahora el nombre con las que Benjamin Franklin las denominó: cargas positivas y negativas.4 Cuando cargas del mismo tipo se encuentran se repelen y cuando son diferentes se atraen. Con el advenimiento de la teoría cuántica relativista, se pudo demostrar formalmente que las partículas, además de presentar carga eléctrica (sea nula o no), presentan un momento magnético intrínseco, denominado espín, que surge como consecuencia de aplicar la teoría de la relatividad especial a la mecánica cuántica.
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9×109 N.
Un culombio corresponde a 6,241 509 × 1018 electrones.2 El valor de la carga del electrón fue determinado entre 1910 y 1917 por Robert Andrews Millikan y en la actualidad su valor en el Sistema Internacional de acuerdo con la última lista de constantes del CODATA publicada es:5
Como el culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por ser demasiado grande, se utilizan también sus submúltiplos:
1 miliculombio =
Frecuentemente se usa también el sistema CGS cuya unidad de carga eléctrica es el Franklin (Fr). El valor de la carga elemental es entonces de aproximadamente 4,803×10–10 Fr.
CONSERVACION DE LA CARGA
"La carga no se crea ni se destruye, sólo fluye de un lugar a otro"
Cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro. La carga se conserva. En todo proceso, ya sea en gran escala o en el nivel atómico y nuclear, se aplica el concepto de conservación de la carga. Jamás se ha observado caso alguno de creación o destrucción de carga neta. La conservación de la carga es una de las piedras angulares de la física, a la par con la conservación de la energía de la cantidad de movimiento.
Para el flujo de electricidad existen aislantes y conductores. Los ailantes como los plasticos y la madera no facilitan el paso de la electricidad debido a que tiene pocos electrones en su ultima orbita, a diferencia de los conductores como los metales y las sales, que tiene muchos electrones en su ultima orbita.
FORMAS DE ELECTRIZACIÓN
Cuando las condiciones son propicias, al frotar dos objetos entre si, estos adquieren una carga eléctrica; es decir, se electrizan.
La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática, la cual trata sobre los fenómenos relacionados con cargas eléctricas en reposo.
• Electrización por Frotamiento: La electrización por frotamiento se explica del siguiente modo. Por efecto de la fricción, los electrones externos de los átomos del paño de lana son liberados y cedidos a la barra de ámbar, con lo cual ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente.
• Electrización por Contacto: La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que
• Electrización por Inducción: La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente.
LEY DE COULOMB
FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
LEY DE COULOMB
La fuerza entre dos cargas, es proporcional al producto de las cargas entre las distancias entre ellas al cuadrado.
La ley de Coulomb establece el valor de una fuerza electrostática.
Esta fuerza depende de las cargas enfrentadas y de la distancia que hay entre ellas.
El valor de la fuerza electrostática viene dada por la fórmula:
donde:
- F = fuerza electrostática que actúa sobre cada carga Q1 y Q2
- k = constante que depende del sistema de unidades y del medio en el cual se encuentran las cargas
- r = distancia entre cargas
K=9x10^9
Con este valor de k, las cargas se expresan en coulombios, la distancia (r) en metros, para obtener una resultante de fuerza en Newtons.
- Si las cargas son de signo opuesto (+ y -), la fuerza "F" será negativa lo que indica atracción
- Si las cargas son del mismo signo (- y - ó + y +), la fuerza "F" será positiva lo que indica repulsión.
LEY GENERAL DE LOS GASES IDEALES
Ley general de los gases
La ley combinada de los gases o ley general de los gases es una ley de los gases que combina la ley de Boyle y la ley de Gay-Lussac. Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí, siempre y cuando la presión se mantenga constante. La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que:
La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.
Esto matemáticamente puede formularse como:
donde:
p es la presión medida en atmósferas V es la volumen medida en centímetros cúbicos T es la temperatura medida en grados kelvins k es la constante (con unidades de energía dividido por la temperatura).
UNIDADES DE MEDIDA:
*moles
*cm3
*kelvin
La ley combinada de los gases o ley general de los gases es una ley de los gases que combina la ley de Boyle y la ley de Gay-Lussac. Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí, siempre y cuando la presión se mantenga constante. La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que:
La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.
Esto matemáticamente puede formularse como:
donde:
p es la presión medida en atmósferas V es la volumen medida en centímetros cúbicos T es la temperatura medida en grados kelvins k es la constante (con unidades de energía dividido por la temperatura).
UNIDADES DE MEDIDA:
*moles
*cm3
*kelvin
LEY DE LOS GASES
ECUACIÓN DE ESTADO
El estado de una cierta masa m de sustancia está determinado por su presión p, su volumen V y su temperatura T. En general, estas cantidades no pueden variar todas ellas independientemente.
Ecuación de estado:
V = f(p,T,m)
El término estado utilizado aquí implica un estado de equilibrio, lo que significa que la temperatura y la presión son iguales en todos los puntos. Por consiguiente, si se comunica calor a algún punto de un sistema en equilibrio, hay que esperar hasta que el proceso de transferencia del calor dentro del sistema haya producido una nueva temperatura uniforme, para que el sistema se encuentre de nuevo en un estado de equilibrio.
LEY DE LOS GASES IDEALES
La teoría atómica de la materia define los estados, o fases, de acuerdo al orden que implican. Las moléculas tienen una cierta libertad de movimientos en el espacio. Estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden macroscópico. Las moléculas de un sólido están colocadas en una red, y su libertad está restringida a pequeñas vibraciones en torno a los puntos de esa red. En cambio, un gas no tiene un orden espacial macroscópico. Sus moléculas se mueven aleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente que lo contiene.
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T). A bajas presiones,las ecuaciones de estado de los gases son sencillas:
La ley de Boyle-Mariotte afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión.
p1.V1 = p2.V2
La ley de Charles y Gay Lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
V1/T1 = V2/T2
Otra ley afirma que a volumen constante la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
p1/T1 = p2/T2
Resumiendo:
p1.V1/T1 = p2.V2/T2 = constante
Definiendo las condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) como, 1 atmósfera y 273 °K, para el volumen que ocupa un mol de cualquier gas (22,4 dm ³), esta constante se transforma en:
constante = 1 atmósfera.22,4 dm ³/273 °K.mol = 0,08205 atmósferas.dm ³/°K.mol
Y se define R como la constante de los gases ideales:
R = 0,08205 atmósfera.dm ³/°K.mol
La combinación de estas leyes proporciona la ley de los gases ideales, también llamada ecuación de estado del gas ideal:
p.V = n.R.T
donde n es el número de moles.
Teoría cinética de los gases
Con la llegada de la teoría atómica de la materia, las leyes empíricas antes mencionadas obtuvieron una base microscópica. El volumen de un gas refleja simplemente la distribución de posiciones de las moléculas que lo componen. Más exactamente, la variable macroscópica V representa el espacio disponible para el movimiento de una molécula. La presión de un gas, que puede medirse con manómetros situados en las paredes del recipiente, registra el cambio medio de momento lineal que experimentan las moléculas al chocar contra las paredes y rebotar en ellas. La temperatura del gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas, por lo que depende del cuadrado de su velocidad.
La reducción de las variables macroscópicas a variables físicas como la posición, velocidad, momento lineal o energía cinética de las moléculas, que pueden relacionarse a través de las leyes de la física de Newton, debería de proporcionar todas las leyes empíricas de los gases. En general, esto resulta ser cierto.
La teoría física que relaciona las propiedades de los gases con la mecánica clásica se denomina teoría cinética de los gases. Además de proporcionar una base para la ecuación de estado del gas ideal, la teoría cinética también puede emplearse para predecir muchas otras propiedades de los gases, entre ellas la distribución estadística de las velocidades moleculares y las propiedades de transporte como la conductividad térmica, el coeficiente de difusión o la viscosidad.
FORMULA
Ley de Boyle-Mariotte
También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de gas constante, la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen
Leyes de Charles y Gay-Lussac
En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados de sus experimentos, basados en los que Jacques Charles hizo en el 1787. Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles, y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.
Proceso isocoro ( Gay Lussac)
Ley de Avogadro
La Ley de Avogadro fue expuesta por Amedeo Avogadro en 1811 y complementaba a las de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Asegura que en un proceso a presión y temperatura constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas es proporcional al número de moles presente, de tal modo que:
Esta ecuación es válida incluso para gases ideales distintos. Una forma alternativa de enunciar esta ley es:
El volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal a una temperatura y presión dadas siempre es el mismo.
El estado de una cierta masa m de sustancia está determinado por su presión p, su volumen V y su temperatura T. En general, estas cantidades no pueden variar todas ellas independientemente.
Ecuación de estado:
V = f(p,T,m)
El término estado utilizado aquí implica un estado de equilibrio, lo que significa que la temperatura y la presión son iguales en todos los puntos. Por consiguiente, si se comunica calor a algún punto de un sistema en equilibrio, hay que esperar hasta que el proceso de transferencia del calor dentro del sistema haya producido una nueva temperatura uniforme, para que el sistema se encuentre de nuevo en un estado de equilibrio.
LEY DE LOS GASES IDEALES
La teoría atómica de la materia define los estados, o fases, de acuerdo al orden que implican. Las moléculas tienen una cierta libertad de movimientos en el espacio. Estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden macroscópico. Las moléculas de un sólido están colocadas en una red, y su libertad está restringida a pequeñas vibraciones en torno a los puntos de esa red. En cambio, un gas no tiene un orden espacial macroscópico. Sus moléculas se mueven aleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente que lo contiene.
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T). A bajas presiones,las ecuaciones de estado de los gases son sencillas:
La ley de Boyle-Mariotte afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión.
p1.V1 = p2.V2
La ley de Charles y Gay Lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
V1/T1 = V2/T2
Otra ley afirma que a volumen constante la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
p1/T1 = p2/T2
Resumiendo:
p1.V1/T1 = p2.V2/T2 = constante
Definiendo las condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) como, 1 atmósfera y 273 °K, para el volumen que ocupa un mol de cualquier gas (22,4 dm ³), esta constante se transforma en:
constante = 1 atmósfera.22,4 dm ³/273 °K.mol = 0,08205 atmósferas.dm ³/°K.mol
Y se define R como la constante de los gases ideales:
R = 0,08205 atmósfera.dm ³/°K.mol
La combinación de estas leyes proporciona la ley de los gases ideales, también llamada ecuación de estado del gas ideal:
p.V = n.R.T
donde n es el número de moles.
Teoría cinética de los gases
Con la llegada de la teoría atómica de la materia, las leyes empíricas antes mencionadas obtuvieron una base microscópica. El volumen de un gas refleja simplemente la distribución de posiciones de las moléculas que lo componen. Más exactamente, la variable macroscópica V representa el espacio disponible para el movimiento de una molécula. La presión de un gas, que puede medirse con manómetros situados en las paredes del recipiente, registra el cambio medio de momento lineal que experimentan las moléculas al chocar contra las paredes y rebotar en ellas. La temperatura del gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas, por lo que depende del cuadrado de su velocidad.
La reducción de las variables macroscópicas a variables físicas como la posición, velocidad, momento lineal o energía cinética de las moléculas, que pueden relacionarse a través de las leyes de la física de Newton, debería de proporcionar todas las leyes empíricas de los gases. En general, esto resulta ser cierto.
La teoría física que relaciona las propiedades de los gases con la mecánica clásica se denomina teoría cinética de los gases. Además de proporcionar una base para la ecuación de estado del gas ideal, la teoría cinética también puede emplearse para predecir muchas otras propiedades de los gases, entre ellas la distribución estadística de las velocidades moleculares y las propiedades de transporte como la conductividad térmica, el coeficiente de difusión o la viscosidad.
FORMULA
Ley de Boyle-Mariotte
También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de gas constante, la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen
Leyes de Charles y Gay-Lussac
En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados de sus experimentos, basados en los que Jacques Charles hizo en el 1787. Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles, y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.
Proceso isocoro ( Gay Lussac)
Ley de Avogadro
La Ley de Avogadro fue expuesta por Amedeo Avogadro en 1811 y complementaba a las de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Asegura que en un proceso a presión y temperatura constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas es proporcional al número de moles presente, de tal modo que:
Esta ecuación es válida incluso para gases ideales distintos. Una forma alternativa de enunciar esta ley es:
El volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal a una temperatura y presión dadas siempre es el mismo.
GASES IDEALES
nula. Las interacciones entre las moléculas que componen un gas ideal son insignificantes, ya que la distancia entre las moléculas es lo suficientemente grande.
El modelo que describe este comportamiento es el dado por la ecuación:
P.V = n.R.T
P : presión
V : volumen
n : número de moles del gas
R : constante de gases ideales
T : temperatura
En este modelo se considera que los gases sólo poseen energía cinética, que está relacionada con el movimiento de las moléculas
TIPOS DE GASES
Existen tres clases básicas de gas ideal:
el clásico o gas ideal de Maxwell-Boltzmann,
el gas ideal cuántico de Bose, compuesto de bosones, y
el gas ideal cuántico de Fermi, compuesto de fermiones.
UNIDAD DE MEDIDA:
el mol,es el numero de particulas
EJEMPLO:
*globo de inflar
*globo aerostatico
*olla de presion
El modelo que describe este comportamiento es el dado por la ecuación:
P.V = n.R.T
P : presión
V : volumen
n : número de moles del gas
R : constante de gases ideales
T : temperatura
En este modelo se considera que los gases sólo poseen energía cinética, que está relacionada con el movimiento de las moléculas
TIPOS DE GASES
Existen tres clases básicas de gas ideal:
el clásico o gas ideal de Maxwell-Boltzmann,
el gas ideal cuántico de Bose, compuesto de bosones, y
el gas ideal cuántico de Fermi, compuesto de fermiones.
UNIDAD DE MEDIDA:
el mol,es el numero de particulas
EJEMPLO:
*globo de inflar
*globo aerostatico
*olla de presion
TRANSFERENCIA DE CALOR
Transferencia de calor, en física, proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.
UNIDAD DE MEDIDA
(°C) (K x M2 / W)
ECUACION
R= d/k
C= Q/MvariaconT
UNIDAD DE MEDIDA
(°C) (K x M2 / W)
ECUACION
R= d/k
C= Q/MvariaconT
CANTIDAD DE CALOR
Cuando una sustancia se está fundiendo o evaporándose está absorbiendo cierta cantidad de calor llamada calor latente de fusión o calor latente de evaporación, según el caso. El calor latente, cualquiera que sea, se mantiene oculto, pero existe aunque no se manifieste un incremento en la temperatura, ya que mientras dure la fundición o la evaporación de la sustancia no se registrará variación de la misma.
Para entender estos conceptos se debe conocer muy bien la diferencia entre calor y temperatura.
En tanto el calor sensible es aquel que suministrado a una sustancia eleva su temperatura.
La experiencia ha demostrado que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminución) de temperatura que experimenta.
La expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica:
Q = m·Ce·(Tf-Ti)
M= MASA
Q= CALOR
CE= CALOR ESPECIFICO
TF= TEMPERATUTA FINAL
TI= TEMPERATURA INICIAL
En palabras más simples, la cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo se calcula mediante esta fórmula, en la cual m es la masa, Ce es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final. Por lo tanto Tf – Ti = ΔT (variación de temperatura).
Nota: La temperatura inicial (Ti) se anota también como T0 o como t0.
Si Ti > Tf el cuerpo cede calor Q < 0 Si Ti < Tf el cuerpo recibe calor Q > 0
Se define calor específico (Ce) como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua Ce vale 1 cal/gº C ó 4,186 J.
EJEMPLO DE APLICACION:
*FOGATA
*BASO CON AGUA
Para entender estos conceptos se debe conocer muy bien la diferencia entre calor y temperatura.
En tanto el calor sensible es aquel que suministrado a una sustancia eleva su temperatura.
La experiencia ha demostrado que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminución) de temperatura que experimenta.
La expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica:
Q = m·Ce·(Tf-Ti)
M= MASA
Q= CALOR
CE= CALOR ESPECIFICO
TF= TEMPERATUTA FINAL
TI= TEMPERATURA INICIAL
En palabras más simples, la cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo se calcula mediante esta fórmula, en la cual m es la masa, Ce es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final. Por lo tanto Tf – Ti = ΔT (variación de temperatura).
Nota: La temperatura inicial (Ti) se anota también como T0 o como t0.
Si Ti > Tf el cuerpo cede calor Q < 0 Si Ti < Tf el cuerpo recibe calor Q > 0
Se define calor específico (Ce) como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua Ce vale 1 cal/gº C ó 4,186 J.
EJEMPLO DE APLICACION:
*FOGATA
*BASO CON AGUA
DILATACION DE LOS SOLIDOS
DILATACION
La experiencia muestra que los sólidos se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. La dilatación y la contracción ocurren en tres (3) dimensiones: largo, ancho y alto.
A la variación en las dimensiones de un sólido causada por calentamiento (se dilata) o enfriamiento (se contrae) se denomina Dilatación térmica.
La dilatación de los sólidos con el aumento de la temperatura ocurre porque aumenta la energía térmica y esto hace que aumente las vibraciones de los átomos y moléculas que forman el cuerpo, haciendo que pase a posiciones de equilibrio más alejadas que las originales. Este alejamiento mayor de los átomos y de las moléculas del sólido produce su dilatación en todas las direcciones.
Dilatación Lineal
Es aquella en la que predomina la variación en una (1) dimensión de un cuerpo, es decir: el largo. Ejemplo : dilatación en hilos, cabos y barras.
Donde:
L0 = longitud inicial.
L = longitud final.
ΔL = dilatación (DL > 0) ó contracción (DL < 0) Δθ = θ0 – θ (variación de la temperatura) α = es una constante de proporcionalidad característica del material que constituye la barra, denominada como coeficiente de dilatación térmica lineal. La ecuación de la longitud final L = L0 (1 + α . Δθ), corresponde a una ecuación de 1º grado y por tanto, su gráfico será una recta inclinada, donde: L = f (θ) ==> L = L0 (1 + α . Δθ).
Dilatación Superficial
Es aquella en la que predomina la variación en dos (2) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo y el ancho.
Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β ou γ, tienen como unidad:
(temperatura)-1 ==> ºC-1
Dilatación Volumétrica
Es aquella en la predomina la variación en tres (3) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo, el ancho y el alto.
Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β ou γ, tienen como unidad:
(temperatura)-1 ==> ºC-1
EJEMPLO DE APLICACION
*hilo
*barras
*cabos
Sustancia β (° C -1)
Hierro 35.1 x 10-6
Aluminio 67.2 x 10-6
Cobre 50.1 x 10-6
Acero 34.5 x 10-6
Vidrio 21.9 x 10-6
Mercurio 182 x 10-6
Glicerina 485 x 10-6
Alcohol etílico 746 x 10-6
Petróleo 895 x 10-6
Gases a 0° C 1/273
Coeficientes de dilatación lineal de algunas sustancias
Sustancia α (1/° C)
Hierro 11.7 x 10 -6
Aluminio 22.4 x 10 -6
Cobre 16.7 x 10 -6
Plata 18.3 x 10 -6
Plomo 27.3 x 10 -6
Níquel 12.5 x 10 -6
Acero 11.5 x 10 -6
Zinc 35.4 x 10 -6
Vidrio 7.3 x 10 -6
La experiencia muestra que los sólidos se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. La dilatación y la contracción ocurren en tres (3) dimensiones: largo, ancho y alto.
A la variación en las dimensiones de un sólido causada por calentamiento (se dilata) o enfriamiento (se contrae) se denomina Dilatación térmica.
La dilatación de los sólidos con el aumento de la temperatura ocurre porque aumenta la energía térmica y esto hace que aumente las vibraciones de los átomos y moléculas que forman el cuerpo, haciendo que pase a posiciones de equilibrio más alejadas que las originales. Este alejamiento mayor de los átomos y de las moléculas del sólido produce su dilatación en todas las direcciones.
Dilatación Lineal
Es aquella en la que predomina la variación en una (1) dimensión de un cuerpo, es decir: el largo. Ejemplo : dilatación en hilos, cabos y barras.
Donde:
L0 = longitud inicial.
L = longitud final.
ΔL = dilatación (DL > 0) ó contracción (DL < 0) Δθ = θ0 – θ (variación de la temperatura) α = es una constante de proporcionalidad característica del material que constituye la barra, denominada como coeficiente de dilatación térmica lineal. La ecuación de la longitud final L = L0 (1 + α . Δθ), corresponde a una ecuación de 1º grado y por tanto, su gráfico será una recta inclinada, donde: L = f (θ) ==> L = L0 (1 + α . Δθ).
Dilatación Superficial
(temperatura)-1 ==> ºC-1
Dilatación Volumétrica
Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β ou γ, tienen como unidad:
(temperatura)-1 ==> ºC-1
EJEMPLO DE APLICACION
*hilo
*barras
*cabos
Sustancia β (° C -1)
Hierro 35.1 x 10-6
Aluminio 67.2 x 10-6
Cobre 50.1 x 10-6
Acero 34.5 x 10-6
Vidrio 21.9 x 10-6
Mercurio 182 x 10-6
Glicerina 485 x 10-6
Alcohol etílico 746 x 10-6
Petróleo 895 x 10-6
Gases a 0° C 1/273
Coeficientes de dilatación lineal de algunas sustancias
Sustancia α (1/° C)
Hierro 11.7 x 10 -6
Aluminio 22.4 x 10 -6
Cobre 16.7 x 10 -6
Plata 18.3 x 10 -6
Plomo 27.3 x 10 -6
Níquel 12.5 x 10 -6
Acero 11.5 x 10 -6
Zinc 35.4 x 10 -6
Vidrio 7.3 x 10 -6
CAMBIOS PROVOCADOS POR EL CALOR
Los 2 tipos de cambios que provoca el calor en los materiales son:
1) AUMENTO DE TEMPERAURA.
La temperatura de un cuerpo generalmente aumenta cuando se le suministra energía térmica o calor. La cantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una sustancia es proporcional a la variación de temperatura y a la masa de la sustancia:
Q = c.m.∆T
donde
c = calor específico de la sustancia
m = masa de la sustancia
∆T = incremento de temperatura
2) CAMBIO DE FASE.
Una excepción a lo anterior tiene lugar durante los cambios de fase:
sólido <===> líquido <===> gas
En un cambio de fase la temperatura permanece constante.
El calor necesario para fundir una sustancia (sólido ===> líquido) es proporcional a la masa de la sustancia
Q(f) = m.L(f)
en donde L(f) se denomina calor latente de fusión (= calor necesario para fundir 1 kg de sustancia).
De forma análoga, para un cambio de fase líquido ===> gas (vaporización), el calor requerido es
Q(v) = m.L(v)
en donde L(v) se denomina calor latente de vaporización (= calor necesario para vaporizar 1 kg de sustancia).
EJEMPLO DE APLICACION
*fabrica de construccion de edificios
*herreria
1) AUMENTO DE TEMPERAURA.
La temperatura de un cuerpo generalmente aumenta cuando se le suministra energía térmica o calor. La cantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una sustancia es proporcional a la variación de temperatura y a la masa de la sustancia:
Q = c.m.∆T
donde
c = calor específico de la sustancia
m = masa de la sustancia
∆T = incremento de temperatura
2) CAMBIO DE FASE.
Una excepción a lo anterior tiene lugar durante los cambios de fase:
sólido <===> líquido <===> gas
En un cambio de fase la temperatura permanece constante.
El calor necesario para fundir una sustancia (sólido ===> líquido) es proporcional a la masa de la sustancia
Q(f) = m.L(f)
en donde L(f) se denomina calor latente de fusión (= calor necesario para fundir 1 kg de sustancia).
De forma análoga, para un cambio de fase líquido ===> gas (vaporización), el calor requerido es
Q(v) = m.L(v)
en donde L(v) se denomina calor latente de vaporización (= calor necesario para vaporizar 1 kg de sustancia).
EJEMPLO DE APLICACION
*fabrica de construccion de edificios
*herreria
ESCALAS DE TEMPERATURA
Escalas de Temperatura
La temperatura es el nivel de calor en un gas, líquido, o sólido. Tres escalas sirven comúnmente para medir la temperatura. Las escalas de Celsius y de Fahrenheit son las más comunes. La escala de Kelvin es primordialmente usada en experimentos científicos.
Escala Celsius
La escala Celsius fue inventada en 1742 por el astrónomo sueco Andrés Celsius. Esta escala divide el rango entre las temperaturas de congelación y de ebullición del agua en 100 partes iguales. Usted encontrará a veces esta escala identificada como escala centígrada. Las temperaturas en la escala Celsius son conocidas como grados Celsius (ºC).
Escala Fahrenheit
La escala Fahrenheit fue establecida por el físico holandés-alemán Gabriel Daniel Fahrenheit, en 1724. Aun cuando muchos países están usando ya la escala Celsius, la escala Fahrenheit es ampliamente usada en los Estados Unidos. Esta escala divide la diferencia entre los puntos de fusión y de ebullición del agua en 180 intervalos iguales. Las temperaturas en la escala Fahrenheit son conocidas como grados Fahrenheit (ºF).
Escala de Kelvin
La escala de Kelvin lleva el nombre de William Thompson Kelvin, un físico británico que la diseñó en 1848. Prolonga la escala Celsius hasta el cero absoluto, una temperatura hipotética caracterizada por una ausencia completa de energía calórica. Las temperaturas en esta escala son llamadas Kelvins (K).
Cómo Convertir Temperaturas
A veces hay que convertir la temperatura de una escala a otra. A continuación encontrará cómo hacer esto.
1.Para convertir de ºC a ºF use la fórmula: ºF = ºC x 1.8 + 32.
2.Para convertir de ºF a ºC use la fórmula: ºC = (ºF-32) ÷ 1.8.
3.Para convertir de K a ºC use la fórmula: ºC = K – 273.15
4.Para convertir de ºC a K use la fórmula: K = ºC + 273.15.
5.Para convertir de ºF a K use la fórmula: K = 5/9 (ºF – 32) + 273.15.
6.Para convertir de K a ºF use la fórmula: ºF = 1.8(K – 273.15) + 32.
EJEMPLO DE USOS:
*en las industrias
*en las fabricas
La temperatura es el nivel de calor en un gas, líquido, o sólido. Tres escalas sirven comúnmente para medir la temperatura. Las escalas de Celsius y de Fahrenheit son las más comunes. La escala de Kelvin es primordialmente usada en experimentos científicos.
Escala Celsius
La escala Celsius fue inventada en 1742 por el astrónomo sueco Andrés Celsius. Esta escala divide el rango entre las temperaturas de congelación y de ebullición del agua en 100 partes iguales. Usted encontrará a veces esta escala identificada como escala centígrada. Las temperaturas en la escala Celsius son conocidas como grados Celsius (ºC).
Escala Fahrenheit
La escala Fahrenheit fue establecida por el físico holandés-alemán Gabriel Daniel Fahrenheit, en 1724. Aun cuando muchos países están usando ya la escala Celsius, la escala Fahrenheit es ampliamente usada en los Estados Unidos. Esta escala divide la diferencia entre los puntos de fusión y de ebullición del agua en 180 intervalos iguales. Las temperaturas en la escala Fahrenheit son conocidas como grados Fahrenheit (ºF).
Escala de Kelvin
La escala de Kelvin lleva el nombre de William Thompson Kelvin, un físico británico que la diseñó en 1848. Prolonga la escala Celsius hasta el cero absoluto, una temperatura hipotética caracterizada por una ausencia completa de energía calórica. Las temperaturas en esta escala son llamadas Kelvins (K).
Cómo Convertir Temperaturas
A veces hay que convertir la temperatura de una escala a otra. A continuación encontrará cómo hacer esto.
1.Para convertir de ºC a ºF use la fórmula: ºF = ºC x 1.8 + 32.
2.Para convertir de ºF a ºC use la fórmula: ºC = (ºF-32) ÷ 1.8.
3.Para convertir de K a ºC use la fórmula: ºC = K – 273.15
4.Para convertir de ºC a K use la fórmula: K = ºC + 273.15.
5.Para convertir de ºF a K use la fórmula: K = 5/9 (ºF – 32) + 273.15.
6.Para convertir de K a ºF use la fórmula: ºF = 1.8(K – 273.15) + 32.
EJEMPLO DE USOS:
*en las industrias
*en las fabricas
TEMPERATURA
QUE ES TEMPERATURA?
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío.
UNIDAD DE MEDIDA
*CELCIUS °c
*KELVIN °K
*FAHRENHEIT °F
ECUACION
EN LA ECUACION KELVIN SE ASIGNO A EL 0 EN EL CUAL LAS PARTICULAS NO SE MUEVEN. ESRA TEMPERATURA EQUIVALE A -273 °C EN LA ESCALA DE CELCIUS PARA CONVERTIR AMBAS TEMPERATURAS,TENEMOS DE TENER EN CUENTA QUE
T(K)=t (°c) +273
EJEMPLO DE APLICACION
*horno
*congelador
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío.
UNIDAD DE MEDIDA
*CELCIUS °c
*KELVIN °K
*FAHRENHEIT °F
ECUACION
EN LA ECUACION KELVIN SE ASIGNO A EL 0 EN EL CUAL LAS PARTICULAS NO SE MUEVEN. ESRA TEMPERATURA EQUIVALE A -273 °C EN LA ESCALA DE CELCIUS PARA CONVERTIR AMBAS TEMPERATURAS,TENEMOS DE TENER EN CUENTA QUE
T(K)=t (°c) +273
EJEMPLO DE APLICACION
*horno
*congelador
CALOR Y TEMPERATURA
QUE ES
El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico
El sol suele dar una sensación de calor.
UNIDAD DE MEDIDA
La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es la misma que la de la energía y el trabajo: el joule.
Otra unidad ampliamente utilizada para medir la cantidad de energía térmica intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura 1 °C. Diferentes condiciones iniciales dan lugar a diferentes valores para la caloría. La caloría también es conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (kcal), que se conoce como caloría grande y es utilizada en nutrición.
En el sistema de medida anglosajón, la medida de cantidad de calor se expresa en BTU (British Thermal Unit).Es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura en un grado Fahrenheit a una masa de 1 libra (pound) de agua, equivalente a una masa de 0,4535924 kg.
1 BTU = 1055,06 J.
1 kcal = 1000 cal
1000 cal = 4186 joules = 3.971btu
ECUACION
c= C/M
DONDE
C =para elevar una unidad
c= valor de la temperatura del calor
M= la masa de la sustancia
ejemplos
* una estufa
* el sol
CALOR?
El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico
El sol suele dar una sensación de calor.
UNIDAD DE MEDIDA
La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es la misma que la de la energía y el trabajo: el joule.
Otra unidad ampliamente utilizada para medir la cantidad de energía térmica intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura 1 °C. Diferentes condiciones iniciales dan lugar a diferentes valores para la caloría. La caloría también es conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (kcal), que se conoce como caloría grande y es utilizada en nutrición.
En el sistema de medida anglosajón, la medida de cantidad de calor se expresa en BTU (British Thermal Unit).Es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura en un grado Fahrenheit a una masa de 1 libra (pound) de agua, equivalente a una masa de 0,4535924 kg.
1 BTU = 1055,06 J.
1 kcal = 1000 cal
1000 cal = 4186 joules = 3.971btu
ECUACION
c= C/M
DONDE
C =para elevar una unidad
c= valor de la temperatura del calor
M= la masa de la sustancia
ejemplos
* una estufa
* el sol
FISICA 2 UNIDAD 1
¿QUE ES LA FÍSICA?
En pocas palabras, la Física es la ciencia de "medir", pues La única forma que tenemos los humanos de estudiar cualquier objeto o fenómeno es comparando datos que somos capaces de tomar. La Física es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía, así como sus interacciones.
¿QUE ES UN FENÓMENO FÍSICO?
Un fenómeno Físico es el cambio, suceso, o acontecimiento en el que la materia que interviene sufre cambios de forma, tamaño, posición, o cambios de estado, pero la composición química es la misma después de ocurrido el fenómeno. Los fenómenos físicos son observable y susceptibles de ser medidos con algún aparato o instrumento.
Ejemplos de fenómenos físicos:
*Magnetismo *Arcoiris (Refracción de la luz) *Arcoiris (Refracción de la luz)
SISTEMAS FÍSICOS
Podemos denominar un sistema físico a cualquier región del espacio que aislamos mentalmente para su estudio.
Los sistemas tienen una frontera (una cubierta imaginaria que los separa de su entorno). Pueden ser aislados, cerrados o abiertos (los aislados no intercambian nada con el entorno, los cerrados intercambian energía y los abiertos energía y materia).
En un sistema físico sólo tenemos acceso a las propiedades macroscópicas (no sabemos nada de su composición ni estructura interna), y pueden poseer estados (sus propiedades como volumen, temperatura, número de partículas..). Cuando el estado permanece constante en el tiempo, el sistema está en equilibrio
En pocas palabras, la Física es la ciencia de "medir", pues La única forma que tenemos los humanos de estudiar cualquier objeto o fenómeno es comparando datos que somos capaces de tomar. La Física es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía, así como sus interacciones.
¿QUE ES UN FENÓMENO FÍSICO?
Un fenómeno Físico es el cambio, suceso, o acontecimiento en el que la materia que interviene sufre cambios de forma, tamaño, posición, o cambios de estado, pero la composición química es la misma después de ocurrido el fenómeno. Los fenómenos físicos son observable y susceptibles de ser medidos con algún aparato o instrumento.
Ejemplos de fenómenos físicos:
*Magnetismo *Arcoiris (Refracción de la luz) *Arcoiris (Refracción de la luz)
SISTEMAS FÍSICOS
Podemos denominar un sistema físico a cualquier región del espacio que aislamos mentalmente para su estudio.
Los sistemas tienen una frontera (una cubierta imaginaria que los separa de su entorno). Pueden ser aislados, cerrados o abiertos (los aislados no intercambian nada con el entorno, los cerrados intercambian energía y los abiertos energía y materia).
En un sistema físico sólo tenemos acceso a las propiedades macroscópicas (no sabemos nada de su composición ni estructura interna), y pueden poseer estados (sus propiedades como volumen, temperatura, número de partículas..). Cuando el estado permanece constante en el tiempo, el sistema está en equilibrio